基于CDIO模式的课程教学改革与实践——以数据恢复课程为例

赵振洲

（北京政法职业学院,北京 100024）

[文章编号]1671-802X（2016）04-0036-04

基于CDIO模式的课程教学改革与实践
——以数据恢复课程为例

赵振洲

（北京政法职业学院,北京 100024）

基于CDIO工程教育理念及课程大纲，以信息安全技术专业核心课程“数据恢复技术”为例，围绕综合能力培养完成了课程教学目标的设计，并基于真实工作场景构建了该课程的教学内容，最后介绍了该课程中一个完整项目的CDIO教学过程设计。

CDIO；教学目标；教学内容；教学过程

一、CDIO工程教育模式

CDIO是美国麻省理工学院和瑞典查尔姆斯技术大学、林克平大学以及皇家技术学院等国际一流工科大学创立的一种工程教育理念和实施体系,其目标是实现高等教育与工程实践的重构。CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)4个英文单词的缩写。其以产品或服务从研发到运作的生命周期作为工程教育的环境,不仅提出以能力培养为目标的CDIO大纲,而且系统地提出了能力培养、实施指导以及实施过程和结果检验的12条标准,是“一体化教育”、“做中学”和“基于项目教学”的集中概括和抽象表达。CDIO使教师与学生以一定角色融入课程教学和工程实践的情景环境,以项目和任务实现所必须的工程基础知识、个人职业技能、人际交往能力、工程系统能力为问题,使学生主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,获得工程实践的理论、技术与经验,养成工程技术的职业素养[1]。CDIO工程教育模式是对传统教育理念和模式的一次突破,符合工程专业人才培养的一般规律,为我国高等职业教育的改革、尤其是工科专业的改革提供了借鉴意义。本文以信息安全专业的数据恢复课程为例介绍基于CDIO模式的课程教学改革与实践。

二、基于CDIO理念的课程设计

(一)教学目标设计

CDIO主张以产品或服务从研发到运作的生命周期为载体,培养学生的四类能力,即技术知识与推理能力、个人与职业技能、人际交往能力、企业与社会环境中的CDIO能力。CDIO的课程设计需要建立在对人才培养目标综合分析的基础之上，技术知识与推理能力是专业人才培养的基础；个人与职业技能是岗位工程师必备的核心素质；为了能够在以团队合作为基础的环境中工作，学生还必须掌握必要的人际交往技巧、良好的沟通能力；最后，为了能够真正做到创建和运行产品/系统，学生还必须具备构思、设计、实施和运行产品/系统的能力。为提高可操作性，CDIO课程大纲对这4个目标进行了细化，建立了2级指标和3级指标,2级指标见表1。[2]

《数据恢复》是信息安全专业的一门核心课程,其以培养学生的数据恢复工程师综合职业能力为目标,注重培养学生专业能力、方法能力和社会能力。参照企业对数据恢复工程师的知识、能力、素质要求,以及行业职业资格标准,我们制定了如表2所示的课程教学目标。

表1 CDIO课程体系大纲

(二)教学内容设计

CDIO强调以企业的真实工作环境为教学的背景环境,为此我们设计了一套“校内模拟、校外顶岗实战”的能力训练体系。

在“校内模拟”阶段,我们根据数据恢复工程师的典型工作任务和工作过程设计课程体系和内容。从数据恢复工程师的典型工作任务调研入手,并依据典型工作任务的能力要求,分析、归纳形成不同的行动领域,再经过科学的分析,实现行动领域到学习领域的转化,最后根据学习领域构建学习情境,达到以知识运用、能力训练为主,以完成项目任务为载体,对传统课程进行重组或重构。数据恢复课程教学内容设计示例如表3所示。

表2 数据恢复课程教学目标

在“校外顶岗实战阶段”,我们安排学生到学校成立的“数据恢复技术服务中心”顶岗实习。数据恢复技术服务中心完全按照企业环境进行搭建,具备基于数据恢复工作流程进行设计、具备完成数据恢复技术服务和教学要求的软硬件环境。服务中心面向社会承接数据恢复项目,项目的实施学生全程参与,采取师傅带徒弟的模式展开。通过项目的运作,使学生熟悉岗位工作流程、锻炼岗位工作技能,促进学生职业素养的养成,积累学生的工作经验,实现学生毕业后的“零距离”就业。

三、基于CDIO理念的教学实践

在CDIO教学模式下,每一个教学项目采用构思、设计、实现和运作四个阶段来实现。构思阶段要明确任务并完成任务准备,使学生明白做什么,并考虑怎样做。设计阶段是项目实施方案的设计,要求学生设计项目实施方案。实现阶段是项目实施,要求学生动手完成项目。运作阶段是项目的检验与评价,根据项目要求,对学生完成情况进行检验、评价和反馈[3-4]。

表3 课程教学内容设计

在数据恢复课程教学实践中,我们根据数据恢复工程师典型工作任务开发了“分区误删除恢复”等五个教学项目,其中“分区误删除恢复”项目的教学目标是掌握分区表结构、分区链接关系、分区信息分析技术、分区恢复工具的使用,教学时数为8课时,该项目教学过程如图1所示。

1.第一阶段:情景导入

图1 项目教学过程设计

这是CDIO的“构思”阶段,在图1所示中为教学过程①。通过情境导入可以激发学生的学习兴趣和探索欲望,明确学习与实践内容及目标,变被动学习为主动学习,实现学生的学习主体地位,并快速融入工程项目的场景之中,教学情境由典型工程任务、根据教学需求进行转化而成,应有机地把教学目标、教学环境和教学过程结合起来。

图1所示为分区误删除恢复为教学情景,导入的情景可以为某客户硬盘一个逻辑分区丢失,该丢失分区下有客户所需的重要文件,其来到数据恢复公司,希望该分区下所有文件。通过这样一个情景的导入,学生感觉到“这样的问题我也遇到过”或“我以后可能也会遇到这样的问题”,它就会认为这个教学内容很实用,激发了其学习兴趣。

2.第二阶段:一个简单的实验

这是CDIO的“实现”阶段,在图1所示中为教学过程②、③和④。教师通过一个案例讲解分区误删除恢复的思路、过程、技术以及工具的使用,学生以分组方式,在仿真实训平台下完成分区误删除恢复的实验。在该过程中,教师巡视指导学生完成实验,通过“做”,使学生进一步理清工作思路及过程,通过“做”中遇到的问题,可以明确技术要点、加深印象。最后,教师基于巡视过程中所掌握的情况,对任务进行过程中的常见问题进行解答,对分区恢复的技术要点进行总结。

3.第三阶段:设计一个分区恢复项目方案

这是CDIO的“设计”阶段,在图1所示中为教学过程⑤和⑥。基于第二阶段的简单实验,教师布置一个综合分区恢复项目,学生分组完成综合分区恢复项目方案设计,然后各小组通过交流、汇报以及教师点评,发现不足之处,并修改、完善设计方案。

4.第四阶段:实现分区恢复项目方案

这是CDIO的“实现”阶段,在图1所示中为教学过程⑦。学生依据设计方案,在仿真实训平台上分组完成工作任务,在此过程中,各组成员分工协作,并利用各种教学资源解决遇到的问题,学习相关知识。教师在工作任务实施过程中巡回指导,引导学生解决问题。

5.第五阶段:项目汇报与总结

这是CDIO的“运作”阶段,在图1所示中为教学过程⑧和⑨。各组对完成工作任务情况进行汇报,教师引导学生进行自评与互评,提高学生对知识的理解以及对技术的把握,并提升学生的综合能力。最后,各小组编写项目报告,教师对各组完成任务情况进行总体评价,并根据项目考核表给出学生在该项目中的综合成绩。

四、结语

CDIO主张学生综合能力的培养,尤其注重激发学生的学习意愿,教师由知识和技能的传授者转变为学生学习过程的指导者,学生由被动的知识和技能接受者转变为主动的综合能力培养者。CDIO强调以企业的真实工作场景开展教学,因此引入CDIO工程教育理念进行课程改革,必须对课程教学目标、内容以及教学过程进行重构。教学目标的设计需调研当前以及未来一段时间内岗位从业人员必备的知识、技能和价值观系统,教学内容的设计与实施则需以项目任务为载体,对传统课程进行重组,构建一个综合的能力训练体系。

CDIO不是一个恒久不变的固定模式，而是一个开放的系统。CDIO课程大纲为工程教育提供了一个普遍适用的人才培养目标基准,各院校在借鉴时可以根据不同专业、不同课程、不同学情,灵活运用。

[1]王硕旺.CDIO:美国麻省理工学院工程教育的经典模式[J].理工高教研究,2009，(8):117.

[2]The CDIO Standards:2[EB/OL].[2013-06-13].http://www. cdio.org/tools/cdio_standards.html.

[3]刘晓川.基于CDIO高职课程“教学做一体化”的构建与实施[J].职教论坛,2013，(14):66.

[4]于永玲.基于CDIO的软件学院数据库课程教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2013，(3):39.

（责任编辑：卓 如）

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2016-06-25

赵振洲（1978-），男,辽宁辽阳人,讲师,硕士,研究方向:信息安全应用研究。E-mail:zhousun21@163.com.